[發明專利]一種掘進機遠程控制系統及方法

有效

• 申請號: 201410086340.0
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN103867205A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 張旭輝;馬宏偉;王天龍;權振林;趙友軍;姜俊英;曹現剛
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: E21C35/24
• 分類號: E21C35/24
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

1.一種掘進機遠程控制系統，其特征在于：所述系統包括掘進機上安裝的傳感器、機載檢測系統、機載控制器、數據通訊模塊、掘進機遠程監控平臺，其中掘進機遠程監控平臺包括掘進機虛擬操控臺、數據庫、虛擬現實系統數據接口、掘進機控制模型模塊、掘進機工況參數監測模塊、掘進機虛擬樣機平臺；

所述傳感器包括工況傳感器和位姿傳感器；工況傳感器包括溫度傳感器、振動傳感器、壓力傳感器、電壓、電流傳感器；位姿傳感器包括位移傳感器、三軸陀螺儀；

所述的機載檢測系統用于采集掘進機上安裝的位姿傳感器和工況傳感器數據，并傳遞給機載控制器；

所述的機載控制器完成掘進機本地控制、掘進機主要部件工況參數的預處理和特征提取；

所述的數據通訊模塊由機載控制器通訊模塊、現場總線或工業以太網組成，完成掘進機工況參數和控制指令在控制器間的傳輸；

所述的掘進機虛擬操控臺用于發送操控指令，控制真實掘進機和虛擬樣機；

所述的數據庫為MYSQL數據庫，完成掘進機工況參數和工作狀態采集數據的存儲更新；

所述的虛擬現實數據接口為C++開發的虛擬樣機數據接口，完成多通道數據采集卡控制、MySQL數據庫讀寫和Quest3D各通道數據更新；

所述的掘進機控制模型模塊由開機定位模型、行駛狀態及軌跡調整模型、自動斷面截割模型組成，完成掘進機定位、遠程監控和自動斷面截割；

所述的掘進機工況參數監測模塊用來將傳感器采集到的工況參數和位姿參數實時的顯示出來，反應掘進機的工作狀態和工況參數；

所述的掘進機虛擬樣機平臺為基于Quest3D開發的掘進機虛擬仿真系統，完成掘進機虛擬樣機和工作場景3D呈現、虛擬樣機模型動態編程和掘進機虛擬控制。

2.一種掘進機遠程控制方法，其特征在于：掘進機遠程監控平臺的虛擬操控臺發送控制指令，一路控制指令通過數據通信模塊發給機載控制器，機載控制器接收并控制掘進機；另一路控制指令通過虛擬現實系統數據接口傳送到虛擬樣機平臺中驅動掘進機虛擬樣機與真實掘進機同步運動；同時機載檢測系統將采集的傳感器工況和位姿參數傳遞給機載控制器，機載控制器進行預處理后由數據通訊模塊上傳至掘進機遠程監控平臺，并由數據庫形式進行歸檔存儲；掘進機虛擬樣機平臺中的虛擬樣機通過虛擬現實系統數據接口實時讀取數據庫中的真實掘進機工作狀態數據，修正掘進機控制模型模塊中的相關參數，對掘進機虛擬樣機工作狀態進行實時校正，實現掘進機遠程監控平臺中的虛擬樣機和真實掘進機工作狀態的真實再現。

3.如權利要求2所述的一種掘進機遠程控制方法，其特征在于：虛擬現實系統數據接口是利用多通道數據采集卡所帶DLL函數、MySQL數據庫的API接口函數，實現掘進機虛擬操控臺按鍵或手柄狀態的采集和解析，并建立和存儲指令解析結果到MySQL數據庫相應字段；在Quest3D平臺中利用MySQL數據庫連接通道實現采集數據的調用，將相應指令與對應的虛擬樣機進行動作綁定，實現虛擬樣機動作控制。

4.如權利要求2所述的一種掘進機遠程控制方法，其特征在于：

第一步、借助Quest3D及C++軟件完成掘進機遠程監控平臺的開發設計，完成掘進機幾何模型建立以及場景的漫游，實時顯示掘進機各種工作狀態，同時開發出虛擬現實系統數據接口模塊和數據通訊模塊；

第二步、機載控制器實時采集并預處理掘進機工況參數及位姿參數數據，實現工況數據的存儲和更新；

第三步、建立機載控制器和掘進機遠程監控平臺之間的數據通信，將預處理后的掘進機工況參數及位姿參數信息上傳至掘進機遠程監控平臺，采用MySQL數據庫進行數據的歸檔、存儲；

第四步、借助虛擬現實系統數據接口解析并傳輸虛擬操控臺發出的掘進機控制指令，實現Quest3D平臺上掘進機虛擬樣機的控制；

第五步、掘進機遠程監控平臺通過虛擬操控臺控制真實掘進機完成掘進過程控制；

第六步、Quest3D平臺中虛擬樣機相應通道實時讀取MySQL數據庫歸檔的真實掘進機工況參數及位姿信息，對虛擬樣機平臺中的掘進機虛擬樣機位姿、工況參數進行實時校正，保證虛擬掘進機反映真實掘進機的有效性；

最后，循環執行第二步至第六步，實現不同條件下的掘進機工況參數實時檢測、工作狀態真實再現和遠程控制。